Двигатель РМЗ-500

[SinglFather]

kvadratov, спасибо! Вы как всегда вовремя.

 

[SinglFather]

kvadratov, у Вас воде бы есть печатный вариант "Мотоцикл без секретов" Григорьева. Прошу Вас выложить хотя бы ту часть, где изложено всё о балансировка коленчатых валов, если конечно это Вас сильно не затруднит. 

 

[SinglFather]

M.Gennadij, вчера выполнил проверку. В палец удалось забить только 60 грамм припоя ПОС-30, пластилин на поршне не держится. Прибавку груза получил очень приблизительно в районе 7-8 грамм. Слишком маленькие величины, трудно ловить эти граммы, но сложилось впечатление, что пропорциональность имеет место.

Тщательно всё перепроверил, изменил подвеску - теперь одна пружина по центру. Резонасы ушли вниз. Самая высокая частота (поперечное вращательное колебание) не превышает 3 гц.
Промерил способом подвеса центр масс и сильно удивился.  Получилось, что:
- ЦМ смещен от точки симметрии вдоль оси вала в сторону силового выхода вала на 26 мм.
- ЦМ смещен от оси вала в сторону цилиндров на 62 мм.
- ЦМ смещен от вертикали в сторону карбюраторов на 11 мм.
При наличии геометрической симметрии установки грузов относительно середины вала,  не получилась симметрия относительно ЦМ. При переносе балансировочных масс на щёки вала сильно изменятся направления векторов действующих сил, и, следовательно, моменты. Сразу возник вопрос о влиянии смещения на амплитуду колебаний вала по направлению движения поршней и на геометрию эпюры этого колебания. Если есть икажение, то скорей всего есть и ошибка в определении массы балансировочных грузов. 
Пытался просчитать, но так и не придумал как определить соотношение сил и моментов в точках окружности вращающихся масс грузов, когда балансировочные грузы вращаются в плоскости перпендикулярной оси вала, а ЦМ в стороне. Быть может этого делать и не надо, но тогда нужно искать какой-то более простой способ корректировки. Пока не придумал.
Не ожидал, что всё так сложно.
Но тем не менее уровень вибрации с установкой грузов значительно уменьшился, вопрос заключается лишь в оптимизации и переносе полученных результатов на противовесы.

 

[SinglFather]

M.Gennadij, где Вы?
А если пересчитать моменты не относительно точки симметрии, а относительно ЦМ в вертикальной плоскости, используя только самое большое смещение ЦМ в направлении движения поршней, а другими смещениями ЦМ пренебречь?

 

[M.Gennadij]

При наличии геометрической симметрии установки грузов относительно середины вала,не получилась симметрия относительно ЦМ. При переносе балансировочных масс на щёки вала сильно изменятся направления векторов действующих сил, и, следовательно, моменты. Сразу возник вопрос о влиянии смещения на амплитуду колебаний вала по направлению движения поршней и на геометрию эпюры этого колебания. Если есть икажение, то скорей всего есть и ошибка в определении массы балансировочных грузов.

Если я правильно понял результаты балансировки, то для получения эпюр в виде окружностей на оба конца коленвала добавлялись грузы одинаковой массы с одинаковыми радиусами движения грузов с углом между ними 180 градусов . Следовательно сила от грузов равна нулю, и на двигатель действует момент сил. В этом случае не имеет значения в каком месте по оси коленвала расположены грузы и где положение центра масс. Амплитуды колебаний при измерении относительно точек двигателя могут быть разными, главное, что бы горизонтальная и вертикальная амплитуды были равны (эпюра в виде окружности) 

 

[SinglFather]

При наличии геометрической симметрии установки грузов относительно середины вала,не получилась симметрия относительно ЦМ. При переносе балансировочных масс на щёки вала сильно изменятся направления векторов действующих сил, и, следовательно, моменты. Сразу возник вопрос о влиянии смещения на амплитуду колебаний вала по направлению движения поршней и на геометрию эпюры этого колебания. Если есть икажение, то скорей всего есть и ошибка в определении массы балансировочных грузов.

Если я правильно понял результаты балансировки, то для получения эпюр в виде окружностей на оба конца коленвала добавлялись грузы одинаковой массы с одинаковыми радиусами движения грузов с углом между ними 180 градусов . Следовательно сила от грузов равна нулю, и на двигатель действует момент сил. В этом случае не имеет значения в каком месте по оси коленвала расположены грузы и где положение центра масс. Амплитуды колебаний при измерении относительно точек двигателя могут быть разными, главное, что бы горизонтальная и вертикальная амплитуды были равны (эпюра в виде окружности) 

Это всё правильно, но вопрос в том,что массы грузов нужно пересчитать туда, где находятся противовесы, используя правило равенства моментов. Но относительно какой точки?  Относительно середины вала и относительно ЦМ моменты будут разные, и соответсвенно получатся разные добавочные массы.

 

[M.Gennadij]

вопрос в том,что массы грузов нужно пересчитать туда, где находятся противовесы, используя правило равенства моментов. Но относительно какой точки? 

Определение момента- пара сил равных по величине и противоположных по направлению разнесённых на некоторое расстояние (плечо). Для того, что бы создать такой же момент, как у уравновешивающих грузов, нужно, что бы призведение силы на плечо на противовесах было равным произведению силы на плечо уравновешивающих грузов, без оносительно к положению центра масс и относительно любой точки. Момент, действующий на тело, может быть приложен в любой точке тела, результат от этого не меняется. Все эти высказывания справедливы, если на тело действует пара сил, равных по величине и противоположных по направлению, если есть не скомпенсированная сила, необходимо учитывать положение центра масс.

 

[M.Gennadij]

Немного флуда. На форуме много образованных людей, есть те, кто занимается двигателями прфессионально, очень странно, что ни кто не принимает участие в обсуждении вполне конкретного вопроса.

 

[kvadratov]

ИМХО - ответ  на  поверхности...

Те  кто  строят  подобный  коленвал  с  нуля -  балансируют  сперва  две  половинки.

Те  кто  строят  моторы  с  готовым  коленвалом -  ищут  хороший  коленвал.  Беспроблемный.

Встречаются  Кулибины...  Они  - к  примеру  спиливают  для  балансировки  часть  щёк  у  Бурана.  Им  ничто  не  мешает  найти  убитый  коленвал  от  Бурана - разобрать  его  на  две  половинки  и  сперва  отбалансировать  половинку.  Потом  пилят  новое  колено  по  образцу...
Домбров  к  примеру  подобным  занимался....

А  в  этой  теме -  попытка  разрулить  почти  дохлый  номер. 
Не  разбирая  исправить ( отбалансировать )  бракованный  коленвал...
Думаю  что  на  форуме - нет  ни  одного  специалиста  выполнявшего  такую  работу.

 

[SinglFather]

ИМХО - ответ  на  поверхности...

Те  кто  строят  подобный  коленвал  с  нуля -  балансируют  сперва  две  половинки.

Те  кто  строят  моторы  с  готовым  коленвалом -  ищут  хороший  коленвал.  Беспроблемный.

Встречаются  Кулибины...  Они  - к  примеру  спиливают  для  балансировки  часть  щёк  у  Бурана.  Им  ничто  не  мешает  найти  убитый  коленвал  от  Бурана - разобрать  его  на  две  половинки  и  сперва  отбалансировать  половинку.  Потом  пилят  новое  колено  по  образцу...
Домбров  к  примеру  подобным  занимался....

А  в  этой  теме -  попытка  разрулить  почти  дохлый  номер. 
Не  разбирая  исправить ( отбалансировать )  бракованный  коленвал...
Думаю  что  на  форуме - нет  ни  одного  специалиста  выполнявшего  такую  работу.

У меня один знакомый говорит: "Если бы я не был таким ленивым, я бы не был таким умным". И  где-то близко к этому, когда "Скупой платит дважды" (Самокритика). 
Уже третью неделю занимаюсь с валом, проще и дешевле было бы купить новый от Rotex. А казалось, вот сейчас... и всё будет готово.
Так, что в чём-то вы правы, но за исключением одного, - хотя вал имеет безобразный вид, промеры показали отсутствие биений щёк при вращении, и симметрию балансировки. Т.е. вал собран нормально и статически сбалансирован.  Недостаточность массы противовесов свойственна всем нашим валам от двухтактных двигателей. Признать вал бракованным только из-за внешнего вида - не могу.
Сейчас вал вытащил из картера, готовлю к обработке. Обратного пути нет. Так, что ждите результат.

 

[SinglFather]

вопрос в том,что массы грузов нужно пересчитать туда, где находятся противовесы, используя правило равенства моментов. Но относительно какой точки? 

Определение момента- пара сил равных по величине и противоположных по направлению разнесённых на некоторое расстояние (плечо). Для того, что бы создать такой же момент, как у уравновешивающих грузов, нужно, что бы призведение силы на плечо на противовесах было равным произведению силы на плечо уравновешивающих грузов, без оносительно к положению центра масс и относительно любой точки. Момент, действующий на тело, может быть приложен в любой точке тела, результат от этого не меняется. Все эти высказывания справедливы, если на тело действует пара сил, равных по величине и противоположных по направлению, если есть не скомпенсированная сила, необходимо учитывать положение центра масс.

Всё это я ещё помню . Но меня интересует несколько иной вопрос. Видимо плохо изложил свои мысли, поэтому ещё раз и по порядку.

Первое – при проверке и подборе грузов замерялись не силы, а перемещения точек.
Возьмем идеальный вариант, когда вал не имеет внешней обвязки, и ЦМ находится на оси вращения.  Перемещения концов вала при вращении в этом случае пропорциональны действующим силам инерции (моментам). Предположим, что вал сбалансирован, и эпюра движения концов вала будет представлять собой окружность.

Второе – при размещении указанного вала в корпусе, имеющем смещение ЦМ относительно оси вращения ( в нашем случае это цилиндры двигателя) возникают моменты инерции, силы которых направлены против центробежной силы вращающегося вала, действующие в плоскости, в которой расположены ЦМ и ось вращения вала. Эпюра движения концов вала в этом случае уже будет представлять собой эллипс, не совпадающий с эпюрой сил.

Третье – если мы имеем второй вариант как исходный, и не зная степень сбалансированности вала приводим эпюру движения концов вала к окружности путем добавления балансировочных грузов на концы вала, очевидно, что, освободив вал от корпуса, получим эпюру в виде эллипса.

Задача состоит в том, чтобы рассчитать добавочную массу для противовесов вала (вал без корпуса), зная геометрические размеры, массу грузов на его концах, описывающих окружность, и расположение ЦМ системы когда вал находится в корпусе.  

Надеюсь, что теперь изложил понятней. 

P.S. Просчитал максимальную массу возможного удаления металла щёк коленвала со стороны шатуна. Получилось 40-43 грамма по радиусу 46 мм., - мешают подшипники. Это масса меньше меньшего по любым расчетам. Так, что выбора-то и нет.
Далнейшую доводку для компенсации моментов можно сделать за счет сверлений в роторе генератора.  

 

[M.Gennadij]

Надеюсь, что теперь изложил понятней. 

Да всё правильно. По моим прикидкам отношение моментов инерции (очень грубо) - 1,4. Момент инерции по колебаниям в вертикальной плоскости (по осям цилиндров) больше, чем в горизонтальной. Следовательно при балансировке была компенсация меньше чем 0,5.         

Просчитал максимальную массу возможного удаления металла щёк коленвала со стороны шатуна. Получилось 40-43 грамма по радиусу 46 мм., - мешают подшипники. Это масса меньше меньшего по любым расчетам. Так, что выбора-то и нет. 

Я думаю, что даже при такой балансировке будет значительно лучше, чем при исходной.       

Далнейшую доводку для компенсации моментов можно сделать за счет сверлений в роторе генератора.

Не понятно, каким образом за счёт сверления в роторе генератора можно скомпенсировать момент не создав не скомпенсированной силы.

 

[SinglFather]

SinglFather писал(а) Вчера :: 09:21:15:
Просчитал максимальную массу возможного удаления металла щёк коленвала со стороны шатуна. Получилось 40-43 грамма по радиусу 46 мм., - мешают подшипники. Это масса меньше меньшего по любым расчетам. Так, что выбора-то и нет.

M.Gennadij писал(а)
Я думаю, что даже при такой балансировке будет значительно лучше, чем при исходной. 

Безусловно. На это и расчитываю.

SinglFather писал(а) Вчера :: 09:21:15:
Далнейшую доводку для компенсации моментов можно сделать за счет сверлений в роторе генератора.

M.Gennadij писал(а)
Не понятно, каким образом за счёт сверления в роторе генератора можно скомпенсировать момент не создав не скомпенсированной силы. 

Это аналог балансировочных грузов на концах вала. Сверления должны быть со стороны шатуна ближнего к генератору цилиндра.
С другой стороны вала установлен шкив редуктора со стартерной шестернёй (которые мне так и не удалось снять с вала). На шестерне можно установить балансировочный груз со стороны противовеса ближнего к ней цилиндра.
В принципе можно было бы обойтись грузами без доработки вала, но инерционные силы порождают изгибающие моменты, влияние которых на ресурс двигателя предсказать не берусь, но точно знаю, что хорошего в них мало.   

 

[M.Gennadij]

Это аналог балансировочных грузов на концах вала.

Я бы так делать не советывал именно потому, что на вал будут действовать значительные изгибающие нагрузки, вал может обломится.

 

[SinglFather]

Это аналог балансировочных грузов на концах вала.

Я бы так делать не советывал именно потому, что на вал будут действовать значительные изгибающие нагрузки, вал может обломится.

Вал-то выдержит, если там будет по 20-30 грамм.  Только подшипники будут гулять в посадочных местах картера. И для шатунных - ничего хорошего. Думаю, что ресурс двигателя существенно сократится. А вообще-то нужно просчитать, может быть всё и не так страшно.

 

[SinglFather]

Посчитал ценробежную силу для груза 10 грамм, расположенного на 60 мм. от оси вращения при 6000 оборотов в минуту. Поучилось 238, 1 кгс.  Нагрузка на подшипник в поперечном направлении возрастет где-то на 350 кгс. Думаю, что 10 грамм вал не сломают, и подшипник выдержит вполне, правда добавлять груз больше 10 грамм я бы не рискнул.

 

[kvadratov]

Прочитал  и  озадачился...
А  ведь  у  водоплавающих  моторов  Seadoo - есть  балансирный  вал  с  порядочными  противовесами...
Какие  же  там  нагрузкм  на  подшипники  балансирного  вала...  Мама  дорогая...  И  как  оно  там  работает ?
Я  пока  что то  не  понимаю....


«Seadoo 787 engine Counter Balancer Shaft»

Фото  из  ссылки  (  там  ещё  есть )  :

http://www.seadooforum.com/showthread.php?56273-96-XP-Resto-Project-Clapped-out

 

[SinglFather]

Прочитал  и  озадачился...
А  ведь  у  водоплавающих  моторов  Seadoo - есть  балансирный  вал  с  порядочными  противовесами...
Какие  же  там  нагрузкм  на  подшипники  балансирного  вала...  Мама  дорогая...  И  как  оно  там  работает ?
Я  пока  что то  не  понимаю....

Подшипники балансирного вала несут нагрузку только от противовесов и установлены в их непосредственной близости, поэтому изгибающие моменты здесь очень маленькие. На коленвале подшипники тоже стоят в непосредственной близости от противовесов и шатуна, там тоже изгибающий момент очень маленький. Поэтому и те и другие практически несут только радиальную нагрузку и прекрасно работают.

При выносе балансировочных грузов на концы коленвала появляется изгибающий момент, и чем длиннее концы, тем изгибающий момент больше. В результате изгиба у подшипников со стороны грузов появляется перекос, они (подшипники) начинают гулять как погнутое колесо велосипеда (восьмёркой) и разбивают посадочное место в картере.
Кроме этого подшипники коленвала уже имеют нагрузку от кривошипа и штатных противовесов, и к ним добавляется не предусмотренная конструкцией нагрузка от балансирных грузов, увеличенная пропорционально плечу.
Как правило, такие вещи заканчиваются разрушением сепаратора по причине зажатых шариков, у которых к тому же появились разные угловые скорости вращения из-за изгиба вала.

 

[SinglFather]

Коленвал подготовленный к проточке.

 

[SinglFather]

Проточенный коленвал РМЗ-500. Снято веса на радиусе 46 мм. - по 62 гр. с каждой половины (по четыре сегмента).